加州鲈弹状病毒三水株全基因组序列测定及分析

【目的】对加州鲈弹状病毒弱毒三水株(MSRV-SS-7)及其母源株(MSRV-SS)进行全基因组克隆和测序分析。【方法】采用分段扩增方法对MSRV-SS-7及MSRV-SS基因组核心序列进行PCR扩增,第1轮根据鳜鱼弹状病毒(SCRV)基因序列(NC_008514.1)设计10对引物进行扩增并测序;在第1轮扩增产物测序、拼接基础上,设计8对引物进行第2轮扩增,拼接后获得基因组核心序列。同时用cDNA末端快速扩增法(RACE)获得3′和5′末端序列。采用Vector NTI 8.0对基因组核心序列和末端序列进行拼接,获得基因组全序列,使用Clone Manager 8.0对MSRV-SS-7和MSRV-SS进行序列比对分析;同时使用DNAMAN将基因组G基因序列转换为氨基酸序列,并通过MEGA 5.0与其他鱼类弹状病毒的G蛋白氨基酸序列进行进化树分析。【结果】MSRV-SS-7及其母源株MSRV-SS基因组全长均为11 548 bp,包含N、P、M、G、L等5个结构基因,基因组结构为3′Leader-N-P-M-G-L-Trailer 5′;MSRV-SS-7与MSRV-SS全基因组中共有10处核苷酸不同。G蛋白进化分析表明,MSRV-SS-7及母源株MSRV-SS与SCRV亲缘关系最近,且与鲈鱼弹状病毒属(Perhabdovirus)聚为一支。【结论】克隆分析了MSRV-SS-7的全基因组序列,可以用于后续活疫苗的开发。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2-1/BADH2-2创制香米味道玉米新种质

【目的】香味是作物的重要食味品质之一。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline,2-AP）是主要香味物。BADH2是控制水稻等作物香味性状的关键基因,敲除该基因可以产生香味稻米。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在北京市农林科学院自育的玉米骨干亲本京724上敲除BADH2同源基因,以期获得有香米味道的玉米新种质材料。【方法】利用Ensembl数据库在线BLAST工具,将水稻OsBADH2蛋白序列在拟南芥、水稻和玉米蛋白序列数据库中进行序列比对,获得上述3个物种的BADH基因家族成员,并利用UniProt蛋白数据库中的结构域信息进行验证。进一步使用MEGA软件进行系统进化分析,获得玉米BADH2同源基因作为候选编辑靶标。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理,在候选基因的外显子处设计特异性靶点,并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体。再以玉米自交系京724为受体,利用农杆菌介导的遗传转化方法,通过磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,PMI）抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在靶基因中产生的突变类型。利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测基因编辑株系T₁籽粒中香米主要香味物质2-AP的含量,以确认京724在基因编辑前后2-AP含量的变化。【结果】系统进化分析发现,玉米中存在2个BADH2同源基因,分别命名为ZmBADH2-1和ZmBADH2-2。ZmBADH2-1位于第4染色体,ZmBADH2-2位于第1染色体。2个基因均包含15个外显子和14个内含子,第4外显子间的核苷酸序列高度同源。在2个基因的第4外显子区域设计靶点并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体,通过遗传转化获得28株转基因株系。PCR扩增及测序分析结果显示,其中10株材料的2个ZmBADH2s在靶点区域均发生突变,突变基因型包括双等位突变和多等位突变,突变类型为不同数量的碱基缺失和插入。质谱检测结果显示玉米ZmBADH2双基因突变体籽粒中存在与香稻同样成分的2-AP。随机选取的4个T₁代基因编辑株系籽粒中,2-AP平均含量分别为438.29、404.63、348.65和161.82 μg·kg^-1,而未经过编辑的京724中未检测到2-AP。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBADH2-1和ZmBADH2-2同时进行定点敲除,创制出籽粒中具有香米味道的玉米骨干亲本新种质材料。     

橡胶树产胶生物学研究进展

天然橡胶（顺式-1,4-聚异戊二烯）是一种重要的工业原料,主要来自橡胶树。以天然橡胶的生物合成与产量形成为主要内容的产胶生物学研究为橡胶树高产遗传改良提供理论指导,近10年取得了重要进展。本文从橡胶树基因组测序、橡胶转移酶、转基因、以及转录组和蛋白质组等4个方面介绍产胶生物学研究主要进展,并讨论了相关领域研究存在的问题,对未来5~10年需重点关注的研究内容提出了建议。在介绍橡胶转移酶时,同时概述其他几种产胶植物的相关研究进展。     

杜梨叶绿体基因组分析

利用高通量测序平台对杜梨（Pyrus betulaefolia）进行测序，并对其叶绿体全基因组序列的结构特征进行分析。结果表明，杜梨叶绿体基因组与大多数高等植物一样，具有典型的环状双链四分体结构。其叶绿体基因组大小为160 058 bp，共检测到61 个SSR 位点（58 个单核苷酸重复和3 个二核苷酸重复）和56 个RNA 编辑位点，这些RNA 编辑位点均引起了氨基酸的变化。与砂梨（Pyrus pyrifolia）、川梨（Pyrus pashia）和桃叶梨（Pyrus spinosa）的叶绿体基因组比较，其基因种类和数量都比较保守，表明了梨属植物进化的缓慢性。在4 个梨属植物中共检测到351 个SNP 和217 个InDel。     

大花君子兰叶绿体基因组及其特征

采用Illumina MiSeq测序平台对大花君子兰（Clivia miniata）叶片总DNA进行测序，通过组装获得了其叶绿体基因组（cpDNA）全长序列（158 114 bp）。对其cpDNA注释得到135个基因，包含87个蛋白编码基因、40个tRNA基因和8个rRNA基因。采用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单序列重复（SSR）分析和密码子偏好性分析。结果显示：①大花君子兰cpDNA中共有61个SSR位点，其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复数分别为38、9、2、8、3和1个，多数SSR分布在基因间隔区；②大花君子兰cpDNA密码子偏爱以A或U（T）结尾，亮氨酸使用频率最高，半胱氨酸使用频率最低。基于24种植物的cpDNA全长和23种植物的叶绿体ycf2基因序列进行系统发育分析，结果显示大花君子兰与石蒜科植物在同一分支，显示最近的亲缘关系，支持大花君子兰属于石蒜科。基于叶绿体ycf2的系统发育分析结果与基于cpDNA全长的系统发育分析研究结果大部分相同，支持ycf2基因可以代替cpDNA全长用于植物系统发育分析。     

胡葱黄条病毒吉林毛葱分离物全基因组序列测定与分析

使用RT-PCR方法从吉林省疑似感染胡葱黄条病毒(Shallot yellow stripe virus,SYSV)的分蘖洋葱(毛葱)叶片中获得了SYSV吉林毛葱分离物SYSV-JL(MN607702)的全基因组序列。SYSV-JL的全长序列为10?427 nt,与GenBank已登录的3条SYSV全长或近全长序列在多个基因上保持着较高的序列一致性,但在P1基因上核苷酸和氨基酸序列一致性较低,分别为69.5%～84.2%和60.9%～76.9%,进一步通过变异分析发现,P1基因包含369个变异位点,表现出较为明显的高变异特征。系统发育分析显示,不同SYSV分离物具有较为明显的地区差异,SYSV-JL分离物与多个中国分离物系统发育关系较近。     

贝母属植物叶绿体基因组候选SNP位点应用分析

贝母属植物是中国中药材的宝库,由于形态上难以区分,在民间应用、临床应用和中药市场中还存在混淆应用、以次充好的现象,急需开发基于新型分子标记位点的精准检测方法。本研究应用多重序列比对、SNP筛选等生物信息学分析手段,对贝母属15种植物28条叶绿体基因组序列进行分析。结果发现,贝母属叶绿体基因组DNA同源性达97.22%,通过分析共发现SNP位点5879个,其中川贝母类鉴别候选位点71个,川贝母鉴别候选位点4个,瓦布贝母鉴别候选位点37个,太白贝母鉴别候选位点147个,浙贝母鉴别候选位点91个,湖北贝母鉴别候选位点271个,平贝母鉴别候选位点1393个,伊贝母鉴别候选位点89个。本研究还对SNP位点在精准鉴定、精确定量应用方面进行了讨论,可为川贝母中药资源鉴定提供技术支撑。     

小麦骨干亲本‘鲁麦14’的育种价值分析

为更加科学地开展小麦理论研究和提高育种成效,对‘鲁麦14’的构思设计与创制思路、突出特点和以‘鲁麦14’为亲本选育出的品种进行了系统分析。从2001年到2018年,中国科学院、中国农科院、中国农业大学和山东、江苏、河北、安徽、河南、山西、陕西、新疆、贵州、天津9省1市的89家科研单位和育种企业,以‘鲁麦14’为亲本直接育成品种39个、间接育成品种92个,这些品种通过9省2市166次审（认）定和36次国家审定。‘鲁麦14’作为新一代骨干亲本,为全国的小麦生产和育种工作做出了突出贡献。     

基于叶绿体基因组探讨地黄属及其近缘类群的系统发育关系

利用叶绿体基因组序列对地黄属及其近缘类群的系统发育关系进行研究。基于GenBank公共数据库,下载地黄属及相关类群的叶绿体全基因组序列52条(50个物种),包括广义玄参科物种23种、近缘类群17种和外类群8种(木犀科和苦苣苔科),分别采用最大似然法及贝叶斯推断进行系统发育分析。结果表明,叶绿体全基因组数据能够显著提高系统发育分析的支持率;广义玄参科不是一个单系;除外类群外,我们共得到5个分支,分别为列当科、泡桐属、肉果草属、玄参属、车前科。地黄属形成一个单系,为列当科其它属的基部类群。列当科内物种间叶绿体基因组大小及所包含的基因数目均差异显著。本研究结果支持APG系统对相关科属的处理,包括将婆婆纳属、腹水草属、毛地黄属从广义玄参科移出至车前科;火焰草属、钟萼草属、马先蒿属、地黄属移出至列当科;泡桐属独立为泡桐科。